淺談大中型并網(wǎng)光伏電站安全防火管控

華潤電力山西新能源公司 李賢敏 張艷鋒 楊慧劍 王明明

太陽能資源是儲藏量最大、最具開發(fā)利用價(jià)值的可再生能源，我國屬光資源豐富區(qū)，全國有66%以上地方年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。十三五末全國太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)253GW，結(jié)合我國做出的2060年碳中和目標(biāo)，屆時(shí)光伏發(fā)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)超過6500GW,因此光伏發(fā)電發(fā)展蘊(yùn)含著重大發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)光伏運(yùn)維也面臨著重大挑戰(zhàn)。大型并網(wǎng)光伏電站大多建在地勢平坦廣闊之地或山地雜草叢生之地，占地面積廣，春夏兩季天干物燥，如果廠區(qū)雜草不及時(shí)清理，一旦發(fā)生火情借助風(fēng)力火勢很容易迅速蔓延，燒損光伏組件、匯流箱、逆變器等設(shè)備。

1 太陽能光伏發(fā)電的分類及系統(tǒng)組成

太陽能光伏發(fā)電發(fā)電模式分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電；按照電能輸送方式分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)一般指光伏組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變器逆變后，經(jīng)升壓站升壓接入電網(wǎng)供用戶側(cè)使用。其主要特征是組件產(chǎn)生的電能直接并入電網(wǎng)，由電網(wǎng)對用戶統(tǒng)一供電。

太陽能光伏系統(tǒng)一般由光伏組件、直流匯流箱、逆變器、就地升壓變、高壓集電線路、開關(guān)站（或升壓站）組成。光伏電站光伏組件按照一定方位角度安裝在鋼架結(jié)構(gòu)上，將一定數(shù)量的光伏組件串聯(lián)形成光伏支路，光伏方陣則是若干支路組件的集合。其中光伏鋼架結(jié)構(gòu)的傾斜角可固定和可調(diào)，具體依據(jù)項(xiàng)目可研執(zhí)行。光伏組件一般由低碳鋼化玻璃、EVA、太陽能電池片、背板材料、鋁邊框及接線盒組成。

直流匯流箱的電氣連接位置處于光伏陣列與逆變器之間，屬于直流匯集設(shè)備，主要功能是將一定數(shù)量的光伏支路匯集為一路直流電，再送入逆變器直流側(cè)，同時(shí)匯流箱兼具光伏支路電流電能檢測和保護(hù)功能；逆變器指將直流匯流箱輸送過來的直流電轉(zhuǎn)化符合電網(wǎng)要求的工頻交流電，并送至就地升壓變低壓側(cè)，同時(shí)具備電能監(jiān)測、電能質(zhì)量調(diào)整、故障保護(hù)及自動并網(wǎng)功能；就地升壓變壓器用來將逆變器輸送過來的低壓工頻交流電升為高壓工頻電，一般升壓至10kV或35kV，然后高壓集電線路將就地升壓后的電能匯集至升壓站或開光站；升壓站是將高壓集電線路輸送過來的電能進(jìn)一步匯集升壓并入高壓電網(wǎng)。一般只進(jìn)行匯集電能不進(jìn)行升壓直接并入高壓電網(wǎng)的電站，稱為開關(guān)站。

2 火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及防火管控

光伏電站火源一般分兩類，一類是廠區(qū)內(nèi)的火源，另一類則是來自廠區(qū)外。

光伏廠區(qū)內(nèi)的火災(zāi)多是由于電站部件，例如電纜夾層、帶油設(shè)備、蓄電池室、檔案室、組件、匯流箱、組件接頭、連接器等的老化發(fā)熱等導(dǎo)致。廠外火源主要有祭祀、焚燒秸稈及其他不可控因素。針對這些情況可采取如下管控措施防止火情發(fā)生，降低財(cái)產(chǎn)損失[1]。

2.1 完善消防管理制度、落實(shí)防火責(zé)任

光伏電站作為消防管理機(jī)構(gòu)，組織制定本單位防火責(zé)任制度及消防管理制度，落實(shí)各級人員防火責(zé)任，并對本單位消防責(zé)任落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)督、考核。對消防設(shè)施進(jìn)行定期檢檢查及定期試驗(yàn)切換工作，并對滅火器材進(jìn)行定期檢測，保證消防設(shè)施的有效性和可靠性，并完善消防設(shè)施、器材的記錄臺賬，做到記錄清晰、準(zhǔn)確、可溯。光伏場區(qū)消防水井泵要保證可以正常啟停，能噴出合格的消防水，消防水井泵電源留有備用電源。光伏廠區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無損壞，在出現(xiàn)火險(xiǎn)時(shí)監(jiān)控室能夠第一時(shí)間掌握現(xiàn)場火勢，合理安排布置滅火任務(wù)。

制定消防管理計(jì)劃、確保消防安全。光伏電站制定年度消防安全工作計(jì)劃，對消防器材補(bǔ)充、消防設(shè)施維護(hù)及檢驗(yàn)、消防演練、消防培訓(xùn)等工作進(jìn)行總體規(guī)劃，確保消防安全工作有計(jì)劃、有保障；場站內(nèi)重點(diǎn)消防區(qū)域安全管理。繼電保護(hù)室、蓄電池室、檔案室、配電室、庫房、辦公區(qū)和生活區(qū)域等為重點(diǎn)防火區(qū)域，需增加相關(guān)區(qū)域防控檢查次數(shù)和防控力度，徹底消除火險(xiǎn)隱患，明確重點(diǎn)防火區(qū)域責(zé)任人，落實(shí)防火責(zé)任制，堅(jiān)持每天對重點(diǎn)消防管控區(qū)域進(jìn)行消防安全檢查；加強(qiáng)集電線路防火管理。加強(qiáng)集電線路巡視檢查，消除集電線路避雷器、電纜接頭故障隱患，防止因集電線路故障引起失火事件，在林區(qū)的風(fēng)電場排查集電線路沿線樹木高度，對小于安全距離的樹木及時(shí)處理，防止因安全距離不夠，造成短路引發(fā)山林火災(zāi)。

2.2 光伏設(shè)備區(qū)重點(diǎn)嚴(yán)防

場區(qū)宜布置環(huán)形消防通道且保持消防通道暢通，光伏場區(qū)配備足夠的滅火裝置，光伏電站嚴(yán)禁吸煙、嚴(yán)禁明火，并在出入口、周界圍墻或圍欄上設(shè)立醒目的防火安全標(biāo)志牌和禁止煙火的警示牌；集中敷設(shè)于溝道、槽盒中的電纜宜使用阻燃電纜，太陽電池組件表面應(yīng)清潔，無雜物或遮擋；全面排查光伏廠區(qū)內(nèi)設(shè)備隱患，消防設(shè)備防火隱患；有條件的可在光伏場區(qū)周圍設(shè)置防火隔離帶，阻止外部火源進(jìn)入場區(qū)。

切實(shí)檢查熱斑組件、匯流箱、連接器（MC4插頭）、組串式逆變器的進(jìn)出線連接位置等可直接造成周邊環(huán)境著火點(diǎn)的重點(diǎn)設(shè)備及位置，避免內(nèi)部原因造成火災(zāi)事故的發(fā)生。光伏電站在直流側(cè)著發(fā)生火災(zāi)后，光伏組件由于光生伏特效應(yīng)仍會繼續(xù)輸出直流電能，若直流電纜與直流匯流箱或直流配電柜無明顯斷開點(diǎn)時(shí)，因直流電纜絕緣破壞或斷線造成接地后，在一定范圍內(nèi)會存在接觸電壓和跨步電壓，注意在撲救火災(zāi)時(shí)做好防觸電措施。

針對站內(nèi)有祭祀情況的，在傳統(tǒng)祭祀節(jié)日前對祭祀地點(diǎn)附近進(jìn)行除草；站內(nèi)有耕種的，在收獲季節(jié)重點(diǎn)防范秸稈焚燒帶來的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，在條件允許情況下幫助農(nóng)戶盡快處理完作物秸稈。在祭祀、秋收等火災(zāi)易發(fā)季節(jié)和時(shí)段進(jìn)行預(yù)防檢查及應(yīng)急處理，一旦發(fā)現(xiàn)電站附近有濃煙等情況，立即采用無人機(jī)巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、控制險(xiǎn)情。在入秋前即對光伏電站進(jìn)行除草，并將清理下來的草外運(yùn)，防止干枯的草在冬季和次年春季成為火源。同時(shí)，在除草時(shí)還要將電站圍欄外面的草清理出防火隔離帶，防止外火源蔓延到電站內(nèi)。

2.3 加強(qiáng)動火作業(yè)管控及相關(guān)管理

嚴(yán)格執(zhí)行動火管理規(guī)定，動火作業(yè)嚴(yán)格履行動火許可制度，作業(yè)前必須落實(shí)有效的安全措施，動火作業(yè)時(shí)要擴(kuò)大防范空間，確保周邊無雜草等可燃物，一時(shí)無法清除的地面荒草必須用水打濕，五級及以上大風(fēng)天氣、高火險(xiǎn)環(huán)境要明確禁止任何動火作業(yè)的開展，并對重點(diǎn)電氣線路和用火部位加強(qiáng)防火監(jiān)管。

加強(qiáng)?；贩阑稹⒎辣芾?。光伏電站要嚴(yán)格落實(shí)公司危化品管理相關(guān)要求，嚴(yán)格?；烦鋈霂旃芾恚吭逻M(jìn)行對?；反鎯M(jìn)行定期檢查，加強(qiáng)?；反鎯Π踩芾恚；反鎯Α⑹褂冒踩[患。

開展消防應(yīng)急管理、消防培訓(xùn)管理。光伏電站要組織開展多種形式的消防宣傳和消防培訓(xùn)，使全體員工都能了解所在崗位的火災(zāi)危險(xiǎn)性，并使其在火災(zāi)發(fā)生初期能熟練使用消防設(shè)施進(jìn)行撲救滅火，提升現(xiàn)場人員的應(yīng)急處理能力，熟練掌握消防安全“三懂三會”知識；組織兩次消防安全考試（4月份、10月份），組織兩次消防應(yīng)急演練（4月、10月），檢驗(yàn)場站人員消防應(yīng)急處置能力，鍛煉消防應(yīng)急隊(duì)伍，提升消防應(yīng)急能力。此外，還需對附近居民開展消防宣傳活動，建立民企消防聯(lián)動機(jī)制及消防預(yù)警機(jī)制，與當(dāng)?shù)叵谰仍?duì)建立聯(lián)動機(jī)制，確保發(fā)生火情時(shí)消防救援隊(duì)能快速響應(yīng)。

特殊時(shí)期防火管理。每年3、4月是北方春耕時(shí)期及清明節(jié)，各地農(nóng)耕燃燒秸稈、祭祀活動頻繁，是山林火災(zāi)多發(fā)期；光伏電站需增加生產(chǎn)現(xiàn)場巡視檢查頻次，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)密切監(jiān)控場站及周邊情況，如發(fā)現(xiàn)失火事件需認(rèn)真分析、及時(shí)處置，且勿盲目救援；若無法控制初期火災(zāi)，在第一時(shí)間撥打消防報(bào)警電話，聯(lián)系地方消防救援隊(duì)，同時(shí)按照公司信息上報(bào)制度進(jìn)行報(bào)告，火災(zāi)得到控制后立即匯報(bào)公司，不得遲報(bào)、瞞報(bào)。

綜合防控技術(shù)管理。綜合防控管理可采取多項(xiàng)防控技術(shù)，如光伏安消防應(yīng)急指揮平臺、光伏滅火彈懸掛式布置技術(shù)、火電廢舊資產(chǎn)再利用項(xiàng)目、防火隔離帶技術(shù)、定期除草及無公害施藥除草等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)降低電站防火壓力、提升電站防火管控水平、減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)、提升企業(yè)應(yīng)急響應(yīng)能力的目的，是保障光伏電站安全、平穩(wěn)運(yùn)行的重要手段。